合作用思维导图应涵盖反应式、场所(叶绿体)、条件(光等)、过程
光合作用思维导图
光合作用的概念
光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
光合作用的反应式
$$6CO{2}+12H{2}O\xrightarrow[叶绿体]{光能}C{6}H{12}O{6}+6H{2}O+6O_{2}$$
光合作用的过程
(一)光反应阶段
场所 | 叶绿体类囊体薄膜 |
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条件 | 光、色素、酶、水 |
物质变化 | 水的光解:$2H{2}O\xrightarrow{光能}4[H]+O{2}\uparrow$ ADP + Pi $\stackrel{}{⇌}$ ATP |
能量变化 | 光能转化为电能,再转化为 ATP 和 [H] 中化学能 |
(二)暗反应阶段
场所 | 叶绿体基质 |
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条件 | 多种酶、[H]、ATP、$CO_{2}$ |
物质变化 | $CO{2}$ 的固定:$C{5}+CO{2}\underrightarrow{酶}2C{3}$ 三碳化合物的还原:$2C{3}\underrightarrow{[H]和ATP}C{5}+(CH_{2}O)$$ |
能量变化 | ATP 和 [H] 中化学能转化为葡萄糖等有机物中化学能 |
光合作用的意义
(一)制造有机物
为自身和其他生物提供食物来源,是生态系统中有机物的来源之一,地球上的绿色植物通过光合作用制造的有机物,养育了包括人类在内的众多生物。
(二)转化并储存太阳能
将光能转化为化学能储存在有机物中,为生态系统中的能量流动提供基础,这些储存的能量沿着食物链和食物网传递,维持着生态系统的运转。
(三)维持大气中氧气和二氧化碳的相对稳定
吸收二氧化碳,释放氧气,对调节大气成分起着重要作用,在漫长的地球历史中,光合作用使得大气中的氧气逐渐积累,为需氧型生物的出现和发展创造了条件。
影响光合作用的因素
(一)光照强度
在一定范围内,随着光照强度的增加,光合作用速率加快,但当光照强度达到一定值后,光合作用速率不再增加,此时的限制因素可能是温度、二氧化碳浓度等。
(二)二氧化碳浓度
二氧化碳是光合作用的原料之一,在一定范围内,二氧化碳浓度升高,光合作用速率加快,当二氧化碳浓度过高时,可能会抑制光合作用。
(三)温度
光合作用过程中的酶活性受温度影响,在一定温度范围内,随着温度升高,酶活性增强,光合作用速率加快;超过最适温度,酶活性降低,光合作用速率减慢。
(四)矿质元素
镁是叶绿素的重要组成成分,氮是叶绿素、酶、ATP 等物质的组成成分,缺乏这些矿质元素会影响光合作用。
(五)水分
水是光合作用的原料之一,同时参与光反应和暗反应过程,缺水会导致植物气孔关闭,影响二氧化碳的吸收,进而影响光合作用。
相关问题与解答
问题 1:为什么适当提高光照强度可以提高光合作用速率?
解答:因为光照强度影响光反应阶段,适当提高光照强度,能使叶绿体中的色素吸收更多的光能,促进水的分解,产生更多的 [H] 和 ATP,为暗反应提供更多的物质和能量,从而使光合作用速率加快,但当光照强度达到一定值后,光反应产生的 [H] 和 ATP 已足够多,此时再增加光照强度,光合作用速率不再增加,因为受到了其他因素如二氧化碳浓度、温度等的限制。
问题 2:在农业生产中,如何通过控制环境因素来提高农作物的光合作用速率?
解答:在农业生产中,可以通过以下方式提高农作物的光合作用速率:合理密植,保证作物有足够的光照空间,避免过密导致叶片相互遮挡,影响光照强度;适当增加二氧化碳浓度,如在温室中施放干冰或使用二氧化碳发生器;控制温度,使其处于光合作用的最适温度范围;合理施肥,保证植物对矿质元素的需求,尤其是镁、氮等元素;